CAN总线镍氢电池管理解决方案

　　1 前言

　　有效的电池管理系统有利于电池的寿命提高。所以对蓄电池SOC的准确估计成为电动车电池能量管理系统的中心问题。如果能够正确估计蓄电池的SOC，就能合理利用蓄电池提供的电能，延长电池组的使用寿命。

　　方案采用总线式方式组网，应用现场总线完成各个节点之间的数据交换。在分布式方案中，多能源控制器为主控ECU，它通过现场总线和多个下位ECU通信。工作过程中，每个控制器的通信子模块以定时器或者中断的方式在后台运行，完成数据的收发工作，节省主流程资源开支。如图1所示。

　　电池的SOC值是电池控制器通过CAN总线发送给多能源控制器，而整车的工作模式则是多能源控制器通过采集各个ECU的信息通过一定的逻辑算法来确定的。一旦确定了这些参数，那么我们就可以决定是启动发动机还是关闭发动机，也可以决定电机应该工作在哪个状态。例如，当电池的SOC值在50%与70%之间，这个时候多能源控制器算得整车工作模式是在起步模式，那么就表示当前系统的电能源充足，不需要开启发动机，而且，电机可以以驱动方式来工作。

　　2系统硬件组成

　　如图2所示，电池控制器可以与外部汽车中其他控制系统通过CAN总线网络进行通信。一个电池管理ECU(电子控制单元)和4个电池组信息检测ECU;我们所使用的单体电池被组合成24个电池组。我们对每6个电池组配置一个测量单元，即共有电池组ECU1～ECU4。4个电池组ECU与电池包ECU组成一个 CAN总线网络，一个CAN控制器与电池组ECU组成电池管理系统内部的CAN网络，另一个CAN控制器与汽车中其他控制系统组成整车光纤CAN总线网络。

　　图2 电池管理ECU的结构框图

　　如图3所示，电池组ECU所采用的嵌入式微控制器为P87C591单片机，它内部硬件集成了CAN控制器和A/D模数转换模块。每个电池组ECU管理6个电池组，完成的功能为测量6个电池组的电压和温度信息，将收集的信息通过CAN总线发送给电池管理ECU。6路电池组的电压分别经过电压调理电路后接至 P87C591的6路A/D输入口。6路温度传感器的信号线接至P87C591的同一路IO口。

　　图3电池组ECU的电路结构图

　　3 CAN接口的电路设计

　　在本设计中采用P87C591作为微控制器。其中，P87C591与CAN驱动芯片的接口电路设计如图4所示。主要由P87C591，光电隔离电路，CAN驱动等三部分组成。光电隔离电路:为了进一步抑制干扰，CAN总线接口中往往采用光电隔离电路，光电隔离器一般位于CAN控制器与收发器之间。

　　图4 CAN通信模块硬件设计电路图